艾条挥发油和燃烧烟雾化学成分的GC-MS比较分析

周　安，徐　倩，唐伟杰，王　斌，吴生兵,，周美启

(1.安徽中医药大学科研实验中心，安徽 合肥　230038；2.安徽中医药大学针灸基础与技术安徽省重点实验室，安徽 合肥　230038)



艾条挥发油和燃烧烟雾化学成分的GC-MS比较分析

周安1，徐倩1，唐伟杰1，王斌1，吴生兵1,2，周美启2

(1.安徽中医药大学科研实验中心，安徽 合肥230038；2.安徽中医药大学针灸基础与技术安徽省重点实验室，安徽 合肥230038)

[摘要]目的探究艾条挥发油和燃烧烟雾化学成分之间的差别和联系。方法采用水蒸气蒸馏法分别提取1年、3年、10年艾条挥发油，采用自制装备采集艾条燃烧烟雾，采用气相色谱-质谱联用(gas chromatography - mass spectrometry，GC-MS)分析挥发油及燃烧烟雾中化学成分。结果GC-MS分析结果表明，艾条的化学组分主要由萜类、酮类、醇类、烯类和烷烃类构成,艾条燃烧烟雾中的化学成分主要以脂肪烃、芳烃、萜类为主。2-甲基-2-环戊烯-1-酮、3-甲基-2-环戊烯-1-酮等长链烃和α-松油醇在艾条挥发油和艾条燃烧烟雾中均有发现。结论艾条经燃烧后仍含有少量艾条挥发油，艾条挥发油与艾条燃烧烟雾在化学组分上差别较大。

[关键词]艾条；挥发油；燃烧烟雾；气相色谱-质谱联用

艾灸历史悠久、操作方便、治疗范围广，是中医诊疗中的传统疗法，临床显示常具有独特的疗效[1]。一般认为，艾灸疗法的作用机制主要是艾条产生的温热作用，国内针灸医师曾尝试利用微波、远红外线、神灯等理疗器械代替传统的燃灸，但效果均不及传统灸法[2-3]。

近年来，一些学者开始重视艾的燃烧生成物的化学作用研究。研究结果提示，在灸疗的过程中仅有热辐射-远红外辐射、光辐射-近红外辐射并不能达到传统艾灸的疗效，艾灸燃烧产生的化学物质起着决定性的作用[9]。刘枫林等[5]考察了艾烟对各种细菌抑菌效应，结果表明艾烟具有明显的杀菌作用。临床研究也进一步证实艾烟具有抗细菌感染、抗病毒、抗真菌感染、治疗痔瘘等临床作用[6]。同时在适当的情况下进行穴位药物注射，在短时间内产生与静脉注射同等或更强的药效，推测可能存在一种不同于血液循环的途径在发挥作用[15]。本研究采用气相色谱-质谱联用(gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS)法对艾条挥发油和燃烧烟雾化学成分之间的差别和联系进行了分析比较研究，为进一步探究艾条的功效物质提供参考。

1　材料和方法

1.1仪器与试剂456-GC型气相色谱仪：美国Bruker公司；SCION单四极杆质谱仪：美国Bruker公司；电子分析天平：德国Sartorius公司；石油醚(分析纯)；水为蒸馏水。

1.2供试材料常见市售1年、3年、10年艾条。

1.3实验方法

1.3.1挥发油的提取采用水蒸气蒸馏法。称取艾条100 g，加700 mL蒸馏水和搅拌子于1 000 mL圆底烧瓶中，置电热套中缓缓加热至沸，并保持微沸4 h。得到的产品使用石油醚萃取，使用50 mL容量瓶定容，静置待测。

1.3.2燃烧烟雾的收集取50 g商品艾条置三角烧瓶中点燃，塞上瓶塞，由缓冲瓶中缓缓通入空气直至艾条燃烧完全，另一导气孔通至具有石油醚的烧瓶中，清理烧瓶后，用石油醚洗涤多次，混合两次得到的石油醚后用容量瓶定容至100 mL，置于冰箱中保存。

1.3.3艾条挥发油和燃烧烟雾的GC-MS分析气相色谱条件：BR-17型弹性毛细管色谱柱(0.25 μm×250 μm×30 m)；载气：高纯氦气(南京上元工业气体厂)，纯度≥99.999%。质谱条件：EI离子源，电子能量70 eV；离子源温度为220 ℃；传输线温度为280 ℃；四级杆温度为40 ℃。全扫描模式；扫描范围：m/z50～500；质谱检索标准库：NIST 11.L。将利用上述方法得到的挥发油及燃烧烟雾取适量进行GC-MS分析，用面积归一化法计算各组分的相对含量。

2　结果

2.1不同年份艾条挥发油中化学组分比较按照“1.3.1”项下的实验条件，对水蒸气蒸馏法提取所得的3个批次艾条挥发油进行GC-MS分析。采用峰面积归一化法确定各个组分的相对含量，结合相关文献资料对相关成分进行归属，对3个批次商品艾条挥发油的相同成分进行比较分析，结果见表1。从1年、3年、10年3个批次的艾条中别检出59、60和51种化合物，主要由萜类、酮类、醇类、烯类和烷烃类构成。通过查阅文献，对所得的数据进行归类整理，得到了14种共有成分。其中，石竹烯[7]、龙脑[8]、松油烯-4-醇[9]、香芹酮[10]等已被证实在镇痛麻醉、抗菌抗炎、杀虫活性、中枢兴奋等方面发挥重要作用，是艾灸化学因子研究的热点。

表1　采用水蒸气蒸馏法提取的不同年份艾条挥发油中化学组分含量

注：空白单元格为未检出。

2.2不同年份艾条燃烧烟雾中化学组分比较按照“1.3.2”项下的实验条件制备不同年份艾条燃烧烟雾的样品，对3个样品进行GC-MS分析。见图1。采用峰面积归一化法确定各个组分的相对含量，结合相关文献资料对相关成分进行归属。分析结果显示，1年、3年、10年艾条烟雾中含量相对丰富(含量>1%)的化合物分别有25、33、23种，以脂肪烃、芳烃、萜类为主，3年艾条烟雾的种类更丰富。2-甲基-2-环戊烯-1-酮、3-甲基-2-环戊烯-1-酮为3个年份艾条烟雾的共有成分，通过查阅文献可知三者均可来源于烯类热裂解[11]，推测可能是艾条挥发油中的烯类化合物热裂解产生。草酸及反丁烯二酸也在1年、3年艾条燃烧烟雾中同时检出，为二者共有成分。

2.3艾条挥发油和燃烧烟雾成分比较艾条燃烧烟雾以烃类化合物为主，区别于艾条挥发油中多见的萜类化合物。在艾条挥发油中含量较多的4-萜烯醇、龙脑等化合物未见于艾条燃烧烟雾中。见表2。经分析，2-甲基-2-环戊烯-1-酮、3-甲基-2-环戊烯-1-酮等长链烃和α-松油醇艾条挥发油和艾条燃烧烟雾中均有发现。

注：A. 1年艾条燃烧烟雾；B. 3年艾条燃烧烟雾；C. 10年艾条燃烧烟雾。

图1　1年、3年、10年艾条燃烧烟雾挥发油总离子图

注：空白单元格为未检出。

上述8种化合物的结构式分别为：

图2 挥发油及灰分中8种化合物的结构式图

以上8种化合物均含有环己烯，结构相似度很高。其中“4”和“5”分别为松油烯-4-醇和α-松油醇，互为同分异构体，“4”可在挥发油中检测到，但未见于燃烧烟雾，10年艾条的烟雾中存在少量α-松油醇(相对含量为0.998%)。说明艾条燃烧后可能仍然保留原艾条挥发油中的物质，也可能由原挥发油的化学物质经燃烧产生。

3　讨论

上述研究结果提示：①市售艾条的年份各异，但其化合物成分基本相同；②艾条挥发油与艾条燃烧烟雾在化学组分方面差别较大。艾条燃烧烟雾的来源可能有3种，热裂解产物、通过化学反应新生成的产物和原艾条挥发油中的部分化合物。艾条经过燃烧后，其烟雾中化学组分除含有挥发油中部分化合物外，还形成热裂解产物，同时通过化学反应生成其他新的化合物。

参考文献：

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[10]康钦.(+)-香芹酮和(-)-香芹酮对成年大鼠胶状质神经元谷氨酸能自发性兴奋传递的作用[D].南昌：南昌大学，2013.

[11]袁庆钊，黄宪忠，张优茂，等.不同pH下柠檬酸钾热裂解产物分析[J].烟草科技，2010(9):30-39.

基金项目：2014年大学生创新创业训练项目(2014119)；第二批安徽省科普产品与科普创作示范团队项目；安徽高校科研创新平台建设项目(2015TD033)

作者简介：周安(1979-)，男，博士，副教授

通信作者：周美启，meiqizhou@163.com

[中图分类号]R284[DOI]10.3969/j.issn.2095-7246.2016.04.022

(收稿日期：2016-03-07；编辑：曹健)

A Comparative Analysis of Chemical Components in Volatile Oil and Smoke of Moxa Stick by Gas Chromatography-Mass Spectroscopy

ZHOUAn1,XUQian1,TANGWei-jie1,WANGBin1,WUSheng-bin1,2,ZHOUMei-qi2

(1.ExperimentalResearchCenter,AnhuiUniversityofChineseMedicine,AnhuiHefei230038,China; 2.AnhuiKeyLaboratoryofFoundationandTechnologyofAcupunctureandMoxibustion,AnhuiUniversityofChineseMedicine,AnhuiHefei230038,China)

[Abstract]ObjectiveTo investigate the differences in chemical components between the volatile oil and smoke of moxa stick and their association.MethodsThe volatile oil of 1-, 3-, and 10-year moxa sticks was extracted by steam distillation, and the smoke of moxa sticks was collected by self-made equipment. Gas chromatography-mass spectroscopy (GC-MS) was performed to analyze the chemical components in volatile oil and smoke.ResultsThe results of GC-MS showed that moxa stick was composed of terpenes, ketones, alcohols, alkenes, and alkanes, and the major chemical components in smoke included aliphatic hydrocarbon, aromatic hydrocarbon, and terpenes. Long-chain hydrocarbons, such as 2-methyl-2-cyclopentene-1-ketone and 3-methyl-2-cyclopentene-1-ketone, and α-terpineol were found in volatile oil and smoke.ConclusionThere is still a small amount of volatile oil in moxa stick after combustion. There are great differences in chemical components between the volatile oil and smoke of moxa stick.

[Key words]Moxa stick;Volatile oil;Smoke;Gas chromatography-mass spectroscopy